Rockwell-hardhetstesting av PEEK-polymerkompositter

PEEK (polyetereterketon) er et høytytende komposittmateriale laget ved å kombinere PEEK-harpiks med forsterkende materialer som karbonfiber, glassfiber og keramikk. PEEK-materialer med høyere hardhet har bedre motstand mot riper og slitasje, noe som gjør dem egnet for produksjon av slitesterke deler og komponenter som krever høy styrke. Den høye hardheten til PEEK gjør at den beholder formen sin selv etter å ha motstått mekanisk belastning og langvarig bruk, noe som gjør at den kan brukes mye innen felt som luftfart, bilindustri og medisinsk behandling.

For PEEK-materialer er hardhet en viktig indikator på materialets evne til å motstå deformasjon under ytre krefter. Hardheten har en avgjørende innvirkning på ytelsen og bruksområdene. Hardheten måles vanligvis med Rockwell-hardhet, spesielt HRR-skalaen, som er egnet for middels hard plast. Testen er praktisk og forårsaker liten skade på materialet.

I Rockwells hardhetsteststandarder for Peek-polymerkomposittmaterialer er R-skalaen (HRR) og M-skalaen (HRM) mye brukt, hvorav R-skalaen er relativt vanligere.

For de fleste uforsterkede eller lavforsterkede rene Peek-materialer (f.eks. glassfiberinnhold ≤ 30 %) er R-skalaen vanligvis det foretrukne valget. Dette er fordi R-skalaen er egnet for relativt myk plast, og hardheten til rene Peek-materialer varierer vanligvis fra omtrent HRR110 til HRR120, som faller innenfor måleområdet til R-skalaen – noe som gir en nøyaktig refleksjon av hardhetsverdiene. I tillegg har dataene fra denne skalaen sterkere universalitet i bransjen når man tester hardheten til slike materialer.

For Peek-komposittmaterialer med høy forsterkning (f.eks. glassfiber-/karbonfiberinnhold ≥ 30 %) brukes ofte M-skalaen på grunn av deres høyere hardhet. M-skalaen anvender en større testkraft, noe som kan redusere effekten av forsterkende fibre på inntrykk og resultere i mer stabile testdata.

Rockwell-hardhetstesting av PEEK-polymerkompositter skal være i samsvar med ASTM D785- eller ISO 2039-2-standardene. Kjerneprosessen innebærer å påføre en spesifikk belastning gjennom en diamantinnrykker og beregne hardhetsverdien basert på innrykksdybden. Under testprosessen må det rettes spesiell oppmerksomhet mot å kontrollere prøveforberedelsen og testmiljøet for å sikre nøyaktigheten av resultatverdien. To viktige forutsetninger må tas i betraktning under testingen:

1. Krav til prøve: Tykkelsen skal være ≥ 6 mm, og overflateruheten (Ra) skal være ≤ 0,8 μm. Dette unngår dataforvrengning forårsaket av utilstrekkelig tykkelse eller ujevn overflate.

2. Miljøkontroll: Det anbefales å utføre testingen i et miljø med en temperatur på 23 ± 2 ℃ og en relativ fuktighet på 50 ± 5 %. Temperatursvingninger kan påvirke hardhetsavlesningene til polymermaterialer som Peek betydelig.

Ulike standarder har litt forskjellige bestemmelser for testprosedyrene, så grunnlaget nedenfor som skal følges må være tydelig definert i faktisk drift.

Hardheten til visse forsterkede PEEK-komposittmaterialer kan til og med overstige HRC 50. Det er nødvendig å teste deres mekaniske egenskaper ved å undersøke indikatorer som strekkfasthet, bøyefasthet og slagfasthet. Standardiserte tester bør utføres i samsvar med internasjonale standarder som ISO og ASTM for å sikre stabilitet i kvaliteten og ytelsen, samt for å garantere sikkerheten og påliteligheten til bruksområdene deres innen relevante felt.